DE102012012281A1

DE102012012281A1 - Augenchirurgie-mikroskop mit einrichtung zur ametropie-messung

Info

Publication number: DE102012012281A1
Application number: DE201210012281
Authority: DE
Inventors: Christoph Hauger; Markus Seesselberg; Marco Wilzbach
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-12-24
Also published as: US9615740B2; US20150109580A1; WO2013189591A1

Abstract

Ein Augenchirurgie-Mikroskop 1 hat einen Abbildungsstrahlengang 9 zur Abbildung eines Teils eines Auges 3 eines Patienten und einen Messstrahlengang 25 zur Messung einer Ametropie des Auges. Das Mikroskop umfasst: eine Objektivlinse 11 mit einer Objektebene 13, in der das Auge des Patienten anordenbar ist; wenigstens ein Okular 17 oder eine Kamera 19, um ein Bild der Objektebene zu erzeugen bzw. zu detektieren; eine Messlichtquelle 27 zur Erzeugung eines Meßlichtstrahls 29; ein Messmodul 41 mit einem Lichtdetektor; eine von dem Messstrahlengang durchsetzte Optik 31, um den Messlichtstrahl auf die Retina 7 des Auges des Patienten zu richten und um an der Retina reflektiertes Messlicht 39 dem Messmodul zuzuführen; und eine Steuerung; wobei das Messmodul und die Steuerung dazu konfiguriert sind, eine Lage eines von der Optik erzeugten Bildes der Retina entlang des Messstrahlenganges zu ermitteln und einen Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop zur Verwendung in der Augenchirurgie, wobei das Mikroskop einen Abbildungsstrahlengang zur Abbildung eines Teils eines Auges eines Patienten und einen Messstrahlengang zur Messung einer Ametropie des Auges bereitstellt.
Aus EP 2 103 249 A1 ist ein Augenchirurgie-Mikroskop bekannt, welches eine Einrichtung zur Messung einer Ametropie eines untersuchten Auges eines Patienten umfasst. Die Einrichtung zur Messung der Ametropie umfasst einen Wellenfrontsensor, um Wellenfronten von aus dem Auge austretendem Licht zu analysieren und die Ametropie des Auges aus den analysierten Wellenfronten zu ermitteln. Der Wellenfrontsensor ist ein Hartmann-Shack-Sensor.
Zwar kann mit einem solchen Wellenfrontsensor die Ametropie des untersuchten Auges hinsichtlich mehrerer Parameter relativ gut bestimmt werden, allerdings ist der Wellenfrontsensor hochpreisig, benötigt einen relativ großen Bauraum und ist deshalb nicht einfach in das Mikroskop zu integrieren und ferner streulichtanfällig.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Augenchirurgie-Mikroskop vorzuschlagen, welches eine vereinfachte Einrichtung zur Messung der Ametropie des untersuchten Auges umfasst.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Augenchirurgie-Mikroskop vorgeschlagen, bei welchem zur Messung der Ametropie des untersuchten Auges ein Messlichtstrahl so auf das untersuchte Auge gerichtet wird, dass auf der Retina des Auges ein kleiner Fleck mit dem Messlichtstrahl beleuchtet wird. Ein Teil des Messlichts wird von der Retina reflektiert und mittels einer Optik einem Messmodul zugeführt. Die Optik ist so gestaltet, dass in dem Messmodul ein Bild der Retina entsteht, so dass der beleuchtete Fleck auf der Retina in das Messmodul abgebildet wird. Die Lage der Bildebene der Retina hängt von der Brechkraft der Linse und damit von der Ametropie des Auges ab. Das Mikroskop des Auges ist dazu konfiguriert, die Lage dieser Bildebene entlang des Strahlengangs des reflektierten Messlichts festzustellen und daraus einen Messwert zu bestimmen, der die Ametropie des Auges repräsentiert.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen wird ein Mikroskop zur Verwendung in der Augenchirurgie vorgeschlagen, welches einen Abbildungsstrahlengang zur Abbildung eines Teils eines Auges eines Patienten und einen Messstrahlengang zur Messung einer Ametropie des Auges des Patienten bereitstellt, wobei das Mikroskop umfasst: eine von dem Abbildungsstrahlengang durchsetzte Objektivlinse mit einer Objektebene, in der das Auge des Patienten anordenbar ist; wenigstens ein in dem Abbildungsstrahlengang hinter der Objektivlinse angeordnetes Okular oder/und eine in dem Abbildungsstrahlengang hinter der Objektivlinse angeordnete Kamera, um ein Bild der Objektebene zu erzeugen bzw. zu detektieren; eine Messlichtquelle zur Erzeugung eines Messlichtstrahls; ein in dem Messstrahlengang angeordnetes Messmodul mit wenigstens einem Messlicht detektierenden Lichtdetektor; eine von dem Messstrahlengang durchsetzte Optik, um den Messlichtstrahl auf die Retina des Auges des Patienten zu richten und um an der Retina reflektiertes Messlicht dem Messmodul zuzuführen; und eine Steuerung; wobei das Messmodul und die Steuerung dazu konfiguriert sind, eine Lage eines von der Optik erzeugten Bildes der Retina entlang des Messstrahlenganges zu ermitteln und einen Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Gemäß einiger Ausführungsformen wird eine Möglichkeit zur Messung der Lage des von der Optik erzeugten Bildes der Retina entlang des Messstrahlengangs dadurch bereitgestellt, dass das Mikroskop einen Antrieb umfasst, um eine Position wenigstens einer in dem Messstrahlengang angeordneten Komponente in Richtung des Messstrahlengangs zu verlagern, wobei der wenigstens eine Lichtdetektor ein Detektionssignal bereitstellt, welches eine Beleuchtungsstärke des auf den Lichtdetektor treffenden Messlichts repräsentiert; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Antrieb in Abhängigkeit von dem Detektionssignal so lange anzusteuern, bis die Beleuchtungsstärke des auf den wenigstens einen Lichtdetektor treffenden Messlichts ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt und dann in Abhängigkeit von der erreichten Position der wenigstens einen Komponente den Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Das von der Retina reflektierte Messlicht wird durch die Optik als Strahl dem Messmodul zugeführt. Da das Messlicht von einem kleinen Fleck auf der Retina ausgeht, wird der Querschnitt dieses Strahls in der Ebene, in der das Bild der Retina und damit das Bild des Flecks entsteht, einen minimalen Querschnitt aufweisen. Im Strahlengang vor und hinter der Bildebene wird der Durchmesser dieses Strahls mit zunehmendem Abstand von der Bildebene größer sein. Entsprechend wird die Beleuchtungsstärke, d. h. die Lichtleistung pro Flächeneinheit, beispielsweise gemessen in Watt pro Quadratmeter, innerhalb des Strahls in der Ebene des Bildes maximal sein und sich mit zunehmendem Abstand entlang des Strahlengangs verringern. Somit kann durch Messen der Beleuchtungsstärke innerhalb des Strahls auf die Lage des Bildes der Retina geschlossen werden.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen hierin umfasst die in dem Messstrahlengang angeordnete Komponente, deren Position von dem Antrieb verlagert wird, den wenigstens einen Lichtdetektor. Dieser kann dann durch den Antrieb verlagert werden, um die Position des Lichtdetektors aufzufinden, bei welcher die Beleuchtungsstärke des auf den Lichtdetektor treffenden Messlichts maximal ist. Diese Position entspricht dann der Lage des Bildes der Retina, wobei diese Lage von der Ametropie des Auges abhängt, welche somit umgekehrt aus der ermittelten Lage des Bildes bestimmt werden kann. Das vorbestimmte Kriterium ist somit dann erfüllt, wenn die Beleuchtungsstärke des auf den wenigstens einen Lichtdetektor treffenden Messlichts maximal ist.
Gemäß weiterer Ausführungsformen ist die in dem Messstrahlengang angeordnete Komponente, deren Position von dem Antrieb verlagert wird, eine Linse der von dem Messstrahlengang durchsetzten Optik. Hierbei wird durch die Verlagerung der Linse die Lage des Bildes der Retina entlang des Messstrahlengangs verlagert. Ist der Lichtdetektor im Messstrahlengang an einer festen Position angeordnet, kann die Position der Linse durch den Antrieb unter der Kontrolle der Steuerung so lange verändert werden, bis die von dem Lichtdetektor detektierte Beleuchtungsstärke maximal ist, was dann der Fall ist, wenn die Bildebene der Retina mit dem Detektionsquerschnitt des Detektors zusammenfällt. Die hierfür notwendige Position der Linse hängt von der Ametropie des Auges ab, so dass umgekehrt aus der Position der Linse die zugehörige Ametropie des Auges bestimmt werden kann. Auch hier kann das vorbestimmte Kriterium dann erfüllt sein, wenn die Beleuchtungsstärke des auf den wenigstens einen Lichtdetektor treffenden Messlichts maximal ist. Neben diesem Kriterium gibt es allerdings auch andere Kriterien. Beispielsweise kann die in dem Messstrahlengang angeordnete Komponente in Richtung des Messstrahlengangs an mehrere voneinander verschiedene Positionen verlagert werden, an jeder Position die Beleuchtungsstärke gemessen werden und aus den verschiedenen Messwerten der Beleuchtungsstärke kann dann durch geeignete Rechenverfahren, wie beispielsweise Interpolation, festgestellt werden, an welcher Position im Strahlengang die Bildebene der Retina liegt.
Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen weist das Messmodul zwei Lichtdetektoren auf, welche entlang des Strahlengangs mit unterschiedlichen Abständen von der Objektebene angeordnet sind, wobei das vorbestimmte Kriterium dann erfüllt ist, wenn die Beleuchtungsstärken des auf die zwei Lichtdetektoren treffenden Messlichts ein vorbestimmtes Verhältnis aufweisen und insbesondere gleich sind. Durch den Antrieb wird die entlang des Messstrahlengangs verlagerbare Komponente dann vorzugsweise so verlagert, dass einer der beiden Detektoren im Strahlengang vor dem Bild der Retina angeordnet ist und der andere der beiden Detektoren hinter dem Bild der Retina angeordnet ist. Aus dem Verhältnis der von den Lichtdetektoren detektierten Beleuchtungsstärken kann dann die Lage des Bildes der Retina relativ zu den beiden Detektoren im Strahlengang ermittelt werden. Sind die gemessenen Beleuchtungsstärken z. B. gleich, liegt das Bild der Retina mittig zwischen den beiden Lichtdetektoren. Das Messlicht kann den beiden Lichtdetektoren beispielsweise über einen Strahlteiler gleichzeitig zugeführt werden.
Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen umfasst das Messmodul eine Vielzahl von das Messlicht detektierenden Lichtdetektoren, welche entlang des Messstrahlengangs mit unterschiedlichen Abständen von der Objektebene angeordnet sind und welche jeweils ein Detektionssignal bereitstellen, das eine Beleuchtungsstärke des auf den jeweiligen Lichtdetektor treffenden Messlichts repräsentiert, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den Detektionssignalen den Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen hierin umfasst das Messmodul eine astigmatische Linse, insbesondere eine Zylinderlinse, welche das von dem Fleck auf der Retina ausgehende Messlicht entlang einer Linie fokussiert. Die Vielzahl von Lichtdetektoren kann dann so angeordnet sein, dass deren Abstand von der Objektebene in Linienrichtung des Linienfokus zunimmt, so dass gleichzeitig mehrere der Lichtdetektoren mit Messlicht beleuchtet werden. Diejenigen Lichtdetektoren, die entlang der Linie an der Position des Messstrahlengangs angeordnet sind, wo bei einer gegebenen Ametropie des Auges des Patienten das Bild der Retina entsteht, werden eine maximale Beleuchtungsstärke detektieren, so dass umgekehrt aus dieser Position auf die Ametropie des gerade untersuchten Auges des Patienten geschlossen werden kann.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist die Vielzahl von Lichtdetektoren durch ein zweidimensionales Feld von Lichtdetektoren gebildet. Gemäß hierzu alternativer beispielhafter Ausführungsformen ist die Vielzahl von Lichtdetektoren durch einen Zeilendetektor gebildet, dessen einzelne Lichtdetektoren entlang einer geraden Reihe angeordnet sind.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen wird der Messlichtstrahl von der Optik so auf die Retina des Auges gerichtet, dass er in der Objektebene der Objektivlinse einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als 3,5 mm, insbesondere kleiner als 2,5 mm und ferner kleiner als 1,5 mm sein kann. Hierbei kann eine untere Grenze für den Durchmesser des Messlichtstrahls 0,5 mm sein. Mit einem derart kleinen Durchmesser des Messlichtstrahls kann ein ebenfalls kleiner Durchmesser des mit dem Messlicht beleuchteten Flecks auf der Retina erreicht werden, und zwar auch dann, wenn die Brechkraft der Augenlinse von der Brechkraft des normalsichtigen Auges stark verschieden ist.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen durchsetzt der Messstrahlengang die Objektivlinse, wobei dann ein Spiegel vorgesehen sein kann, welcher bezüglich der Objektivlinse auf der der Objektebene gegenüberliegenden Seite der Objektivlinse angeordnet ist, um den Messlichtstrahlengang mit dem Abbildungsstrahlengang des Mikroskops zu überlagern.
Ein solcher Spiegel kann auch zwischen der Objektivlinse und der Objektebene angeordnet sein, wobei dann der Messlichtstrahl die Objektivlinse nicht durchsetzt.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen weist der Lichtdetektor einen Detektionsquerschnitt auf, der kleiner ist als ein Durchmesser des auf den Detektionsquerschnitt treffenden Strahls von an der Retina reflektiertem und dem Messmodul zugeführtem Messlicht, so dass die detektierte Lichtenergie die Beleuchtungsstärke des Strahls, also die Lichtleistung pro Flächeneinheit, repräsentiert. Wäre der Detektionsquerschnitt größer als der Durchmesser des Strahls, so würde der Detektor die Gesamtleistung des Strahls und nicht die Beleuchtungsstärke im Strahl detektieren.
Ein minimaler Durchmesser des auf den Detektionsquerschnitt treffenden Strahls von an der Retina reflektiertem und dem Messmodul zugeführtem Messlicht kann ausgehend von einem Durchmesser des auf die Retina gerichteten Messlichtstrahls in der Ebene der Augenlinse bzw. der Pupille des Auges wie folgt abgeschätzt werden: Es sei angenommen, dass der Durchmesser des auf das Auge gerichteten Messlichtstrahls in der Ebene der Augenlinse 1 mm beträgt und die retinaseitige Brennweite der Augenlinse typischerweise 22 mm beträgt. Dann trifft das Messlicht mit einem Divergenzwinkel θ auf die Retina auf, der gleich dem halben Durchmesser des Strahls geteilt durch die Brennweite des Auges ist. Bei den angenommenen Zahlenwerten beträgt der Divergenzwinkel θ 22,7 mrad. Unter der Annahme, dass der Messlichtstrahl ein Gauß-Bündel ist, kann der Radius des Strahlenbündels auf der Retina berechnet werden zu Wellenlänge des Lichts geteilt durch Pi geteilt durch Brechungsindex des Glaskörpers geteilt durch die oben angegebene Divergenz. Unter der Annahme, dass der Brechungsindex des Glaskörpers typischerweise 1,33 beträgt und Licht der Wellenlänge von 0,84 μm verwendet wird, folgt ein Radius auf der Retina von 9 μm bzw. ein Durchmesser des von dem Messlicht auf der Retina beleuchteten Flecks von 18 μm. Diese Überlegung gilt für ein idealsichtiges Auge. Je nach Fehlsichtigkeit des Patienten kann der Durchmesser allerdings bis zu 10 mal größer sein.
Der auf der Retina beleuchtete Fleck wird durch die in dem Strahlengang zwischen der Retina und dem Messmodul angeordnete Optik in das Messmodul abgebildet. Dieser Abbildung kann eine Abbildungsvergrößerung β zugeordnet werden. Der Durchmesser des auf den Detektionsquerschnitt treffenden Strahls von an der Retina reflektiertem und dem Messmodul zugeführtem Messlicht ist somit gleich dem Durchmesser des auf der Retina mit Messlicht beleuchteten Flecks multipliziert mit der Abbildungsvergrößerung β dieser Optik.
Der Detektionsquerschnitt kann durch eine Ausnehmung in einer Blende definiert sein, welche im Strahlengang vor dem Lichtdetektor angeordnet ist. Der Detektionsquerschnitt kann allerdings auch durch eine Fläche eines lichtempfindlichen Substrats des Detektors selbst definiert sein.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist in dem Strahlengang ein erstes Ende eines Lichtleiters, wie beispielsweise einer Glasfaser, angeordnet, in welche Messlicht durch das erste Ende eintritt und dem Lichtdetektor zugeführt wird. Dann definiert der Querschnitt des Lichtleiters den Detektionsquerschnitt des Lichtdetektors.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen hierin wird der Lichtleiter ebenfalls dazu genutzt, den Messlichtstrahl zu erzeugen, wobei das Messlicht in ein dem ersten Ende des Lichtleiters gegenüberliegendes zweites Ende des Lichtleiters oder über ein Koppelelement, wie beispielsweise einen Strahlteiler, in diesen eingespeist wird.
Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen kann der Lichtleiter Teil eines optischen Kohärenztomografie(OCT)-Systems sein, welches dazu genutzt werden kann, Tiefenprofile von Teilen des Auges des Patienten aufzunehmen und eine dreidimensionale Struktur von den Teilen des Auges des Patienten zu ermitteln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Augenchirurgie-Mikroskops gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung eines Lichtdetektors, der in einem Messmodul eines Augenchirurgie-Mikroskops eingesetzt werden kann;
3 eine Teilansicht eines Augenchirurgie-Mikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4A bis 4C schematische Darstellungen von Strahlengängen in dem in 3 gezeigten Augenchirurgie-Mikroskop für verschiedene Ametropien;
5A bis 5C schematische Darstellungen von Strahlengängen in einem Augenchirurgie-Mikroskop gemäß einer dritten Ausführungsform für verschiedene Ametropien;
6A bis 6C schematische Darstellungen von Strahlengängen in einem Augenchirurgie-Mikroskop gemäß einer vierten Ausführungsform für verschiedene Ametropien;
7A bis 7C schematische Darstellungen von Strahlengängen im Meridionalschnitt in einem Augenchirurgie-Mikroskop gemäß einer fünften Ausführungsform für verschiedene Ametropien;
8A bis 8C schematische Darstellungen von Strahlengängen im Sagittalschnitt in dem in den 7A bis 7C gezeigten Augenchirurgie-Mikroskop für verschiedene Ametropien;
9 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsstärke auf einem Detektor in einem Messmodul des in den 7 und 8 gezeigten Augenchirurgie-Mikroskops;
10A bis 10G schematische Darstellungen von Strahlengängen in einem Augenchirurgie-Mikroskop gemäß einer sechsten Ausführungsform für verschiedene Ametropien;
11A bis 11G Details der in den 10A bis 10G gezeigten Strahlengänge;
12A bis 12G schematische Darstellungen von Strahlengängen in einem Augenchirurgie-Mikroskop gemäß einer siebten Ausführungsform für verschiedene Ametropien;
13A bis 13G Details der in den 12A bis 12G gezeigten Strahlengänge; und
14 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Messmoduls.
1 ist eine schematische Darstellung eines Augenchirurgie-Mikroskops 1 zur Untersuchung eines Auges 3 eines Patienten. Das Auge 3 umfasst als wesentliche Elemente für die Erläuterung des Mikroskops 1 eine Augenlinse 5 und eine Retina 7. Das Mikroskop 1 weist einen Abbildungsstrahlengang 9 auf, um Teile des Auges 3 abzubilden. In dem Abbildungsstrahlengang 9 ist eine Objektivlinse 11 angeordnet, in deren Objektebene 13 der Teil des Auges anordenbar ist, welcher durch den Abbildungsstrahlengang 9 abgebildet werden soll. Die Objektebene 13 kann durch die Objektivlinse 11 nach unendlich abgebildet werden. In dem Abbildungsstrahlengang hinter der Objektivlinse 11 sind paarweise ein Zoomsystem 15 zur Änderung einer Vergrößerung der Abbildung, eine Tubuslinse 16 und ein Okular 17 und eine Kamera 19 angeordnet. Auf den Bildsensor der Kamera 19 wird die Objektebene 13 abgebildet, so dass mit der Kamera 19 ein Bild der Objektebene aufgenommen werden kann. Die Tubuslinse 16 und das Okular 17 erzeugen ebenfalls ein Bild der Objektebene, welches von einem Benutzer mit dessen Auge 20 betrachtet werden kann. Ein Strahlteiler 21 ist vorgesehen, um den Strahlengang zwischen der Kamera 19 und dem Okular 17 aufzuteilen, so dass der Benutzer 20 das Bild der Objektebene 13 betrachten kann, während die Kamera 19 ein Bild der Objektebene aufnimmt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Zoomsystem 15, das Okular 17 und die Kamera 19 paarweise ausgeführt, so dass stereoskopische Bilder des Auges 3 betrachtet bzw. aufgenommen werden können.
Es ist jedoch auch möglich, von dieser paarweisen Ausführung abzusehen und lediglich ein Okular und/oder lediglich eine Kamera vorzusehen, um monoskopische Bilder der Objektebene 13 zu betrachten bzw. aufzunehmen. Ferner können lediglich ein oder zwei Kameras und keine Okulare vorgesehen sein, um nur Bilder der Objektebene aufzunehmen, ohne den Einblick in ein Okular zu ermöglichen, und es können auch lediglich ein oder zwei Okulare vorgesehen sein und keine Kameras, um das Bild der Objektebene lediglich betrachten zu können. Ferner muss ein Zoomsystem nicht unbedingt vorgesehen sein, so dass der Abbildungsstrahlengang 9 lediglich eine feste Vergrößerung bereitstellt.
Das Mikroskop 1 stellt ferner einen Messstrahlengang 25 bereit, um eine Ametropie des Auges 3 zu messen. Hierzu umfasst das Mikroskop eine Messlichtquelle 27 zur Erzeugung eines Messlichtstrahls 29, eine Optik 31, welche schematisch in 1 als eine Linse dargestellt ist aber auch mehrere Linsen umfassen kann und zwei Spiegel 33 und 35, um den Messlichtstrahl 29 auf das Auge 3 derart zu richten, dass der Messlichtstrahl 29 einen kleinen Fleck 37 auf der Retina 7 des Auges 3 beleuchtet. Der Fleck 37 kann einen Durchmesser von beispielsweise weniger als 1000 μm, weniger als 200 μm oder weniger als 50 μm aufweisen. Dieser Durchmesser hängt von der Wellenlänge des Messlichts, dem Durchmesser des Messlichtstrahls 29 in der Ebene der Augenlinse 5, der Divergenz bzw. Konvergenz des Messlichtstrahls und der Ametropie des Auges ab. Ein Teil des auf den Fleck 37 gerichteten Lichts des Messlichtstrahls 29 wird an der Retina 7 reflektiert und verlässt das Auge 3 als Strahl 39, welcher an dem Spiegel 35 reflektiert wird, die Optik 31 durchsetzt und auch den teildurchlässigen Spiegel 33 durchsetzt, um in ein Messmodul 41 einzutreten. Die Optik 31 ist so konfiguriert, dass in dem Messmodul ein Bild der Retina 7 und damit des beleuchteten Flecks 37 entsteht. Die Lage dieses Bildes entlang des Messstrahlengangs hängt von der Brechkraft der Augenlinse 5 und damit von der Ametropie des Auges 3 ab. Das Messmodul 41 ist dazu konfiguriert, die Lage des Bildes der Retina entlang des Messstrahlengangs zu ermitteln und einen Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges 3 repräsentiert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel durchsetzt der Messstrahlengang die Objektivlinse 11. Dies ist jedoch nicht notwendig. Es ist auch möglich, dass der Messstrahlengang die Objektivlinse 11 nicht durchsetzt, was beispielsweise dadurch realisiert sein kann, dass der Spiegel 35, welcher den Messstrahlengang 25 mit dem Abbildungsstrahlengang 9 überlagert, zwischen der Objektivlinse 11 und der Objektebene 13 angeordnet ist. Auch dann kann die Optik 31 so ausgelegt werden, dass in dem Messmodul 41 ein Bild der Retina entsteht.
Ferner ist es möglich, dass der von der Messlichtquelle 27 erzeugte Messlichtstrahl 29 den Strahlteiler 33 durchsetzt und der Strahl 39 von an der Retina 7 reflektiertem Messlicht an dem Strahlteiler 33 reflektiert wird, um in das Messmodul 41 einzutreten.
Während der Strahl 39 von an der Retina 7 reflektiertem Messlicht beim Austritt aus dem Auge 3 einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der Pupille des Auges 3 entspricht, kann der Durchmesser des in das Auge eintretenden Messlichtstrahls 29 im Vergleich hierzu wesentlich kleiner sein. Beispielsweise kann der Messlichtstrahl 29 in der Objektebene 13 bzw. in der Ebene der Pupille des Auges 3 einen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als 3,5 mm, kleiner als 2,5 mm und insbesondere kleiner als 1,5 mm ist. Dies ist vorteilhaft, um auf der Retina 7 einen möglichst kleinen beleuchteten Fleck 37 auch dann zu erzeugen, wenn die Ametropie des Auges 3 groß ist. Ferner muss dann die Optik 31 nicht unbedingt an die vorhandene Ametropie des Auges angepasst werden, um einen möglichst kleinen beleuchteten Fleck 37 zu erzeugen.
Eine Wellenlänge des von der Messlichtquelle 27 erzeugten Messlichts 29 liegt vorzugsweise im Bereich von 400 nm bis 1500 nm und kann hierbei auch außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen, um den Patienten nicht zu blenden.
2 zeigt ein Detail des Messmoduls 41, in welchem in einer Bildebene 45 ein Bild der Retina erzeugt wird. In der Bildebene 45 ist ein Durchmesser D des Strahls 39 am kleinsten. Dort weist der Strahl 39 eine Strahltaille auf. Mit zunehmendem Abstand a von der Bildebene 45 nimmt der Durchmesser des Strahls und damit der Strahlquerschnitt zu. Die Beleuchtungsstärke innerhalb des Strahls 39 ist damit in der Bildebene 45 am größten und nimmt mit zunehmendem Abstand a von der Bildebene 45 kontinuierlich ab. Hierbei ist die Beleuchtungsstärke die den Strahlquerschnitt durchsetzende Lichtleistung pro Flächeneinheit und kann beispielsweise durch die Einheit Watt pro Quadratmeter repräsentiert sein.
Das Messmodul 41 umfasst einen Lichtdetektor 47, welcher ein lichtempfindliches Substrat 49 aufweist. Der auf das lichtempfindliche Substrat 49 treffende Strahl 39 erzeugt an Ausgängen 50 des Lichtdetektors 47 ein elektrisches Signal, welches die auf das lichtempfindliche Substrat 49 treffende Lichtleistung repräsentiert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Strahlengang vor dem lichtempfindlichen Substrat 49 eine Blende 51 angeordnet, welche eine Öffnung 52 mit einem Durchmesser d aufweist, welcher kleiner ist als der Durchmesser D des Strahls 39 in der Bildebene 45 oder gleich dem Durchmesser D des Strahls in der Bildebene 45 ist. Die Querschnittsfläche der Öffnung 52 mit dem Durchmesser d ist kleiner als die Oberfläche des lichtempfindlichen Substrats 49 und definiert damit die wirksame Detektionsfläche des Lichtdetektors 47. Da der Detektionsquerschnitt des Lichtdetektors 47 kleiner ist als der Querschnitt des Strahls 39, repräsentiert die von dem Lichtdetektor 47 detektierte Lichtleistung die Beleuchtungsstärke des Strahls 39 an der Position entlang der Längsachse des Strahls 39, an welcher das lichtempfindliche Substrat 49 angeordnet ist.
Ein schematisch dargestellter Antrieb 53 ist vorgesehen, um den Detektor 47 in Richtung des Strahls 39 zu verlagern, wie dies durch einen Pfeil 54 in 2 dargestellt ist. Der Antrieb 53 wird von einer Steuerung 55 kontrolliert, welche auch das an den Anschlüssen 50 bereitgestellte Detektionssignal des Detektors 47 einliest. Die Steuerung 55 kann durch Kontrollieren des Antriebs 53 die Position des lichtempfindlichen Substrats 49 entlang der Richtung des Strahls 39 variieren und die Beleuchtungsstärke des Strahls 39 in Abhängigkeit von der Position messen. Aus diesen gewonnenen Messdaten, d. h. Positionen und zugehörigen Beleuchtungsstärken, ist es möglich, die Position der Bildebene 45 entlang des Strahls 39 zu bestimmen. Dies kann anhand verschiedener Kriterien erfolgen. Beispielsweise kann die Position der Detektionsfläche 49 entlang der Richtung des Strahls 39 so lange variiert werden, bis die detektierte Beleuchtungsstärke maximal ist. Dann stimmt die Position des lichtempfindlichen Substrats 49 entlang der Achse des Strahls 39 mit der Lage der Bildebene 45 überein. Da die Lage der Bildebene 45 von der Ametropie des Auges 3 abhängt, kann umgekehrt aus der ermittelten Lage der Bildebene 45 auf die Ametropie des Auges geschlossen werden, und die Steuerung 55 kann in Abhängigkeit von der aufgefundenen Position des lichtempfindlichen Substrats 49, an welcher die Beleuchtungsstärke maximal ist, den entsprechenden Messwert ausgeben, der die Ametropie des Auges repräsentiert.
Es sind jedoch auch andere Kriterien möglich. Beispielsweise kann die Steuerung 55 durch Ansteuern des Antriebs 53 das lichtempfindliche Substrat 49 an mehreren verschiedenen Positionen entlang der Achse des Strahls 39 anordnen und an einer jeden Position die Beleuchtungsstärke messen. Aus den Messwerten ist es durch Anwenden geeigneter Rechenverfahren, wie beispielsweise Interpolation, möglich, die Lage der Bildebene 45 zu bestimmen.
In dem anhand der 2 dargestellten Beispiel wird die Position des Detektors 47 innerhalb des Messmoduls 41 in Richtung des Strahls 39 verlagert. Es ist jedoch auch möglich, den Detektor 47 innerhalb des Messmoduls 41 fest anzuordnen und eine Komponente der Optik 31 oder eine andere Komponente im Strahlengang des Strahls 39 so anzusteuern, dass sich die Lage der Bildebene 45 relativ zu dem Messmodul und damit relativ zu dem Lichtdetektor 47 ändert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die angesteuerte Komponente hinsichtlich ihrer Position im Strahlengang und/oder hinsichtlich ihrer Brechkraft verändert wird. Wiederum wird es möglich sein, aus den gewonnenen Messwerten, d. h. den Positionen bzw. Brechkräften der veränderbaren Komponente im Strahlengang und den zugehörigen gemessenen Beleuchtungsstärken die Ametropie des Auges zu ermitteln.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Augenchirurgie-Mikroskops 1, wobei in 3 einige wesentliche Komponenten des Abbildungsstrahlengangs nicht dargestellt sind und lediglich die für einen Messstrahlengang 25 wesentlichen Komponenten gezeigt sind.
Eine Messlichtquelle 27 erzeugt einen Messlichtstrahl, welcher an einem teildurchlässigen Spiegel 33 reflektiert wird und über eine Optik 31, einen Spiegel 35 und eine Objektlinse 11 des Mikroskops 1 auf ein Auge 3 eines Patienten gerichtet wird. Der Messlichtstrahl 29 beleuchtet auf einer Retina 7 des Auges 3 einen Fleck 37. Von dem Fleck 37 ausgehendes reflektiertes Messlicht verlässt das Auge 3 als Strahl 39, welcher durch die Objektivlinse 11, über den Spiegel 35, durch die Optik 31 und den teildurchlässigen Spiegel 33 einem Messmodul 41 zugeführt wird. Die Messlichtquelle 27 umfasst eine Lichtquelle 61 und eine Kollimationsoptik 62. Das Messmodul 41 umfasst eine Optik 65, um in einer Ebene 45 ein Bild der Retina 7 zu erzeugen, wobei in der Ebene 45 ein lichtempfindliches Substrat eines Lichtdetektors 47 angeordnet ist. Die Optik 31 ist als Kepler-Teleskop ausgebildet und umfasst hierzu zwei Linsenbaugruppen 61 und 63. Die Linsenbaugruppe 63 ist durch einen in 3 nicht dargestellten Antrieb in Richtung des Messlichtstrahls verlagerbar, wie dies durch einen Pfeil 54 in 3 gekennzeichnet ist.
Die tatsächliche Lage des Bildes der Retina 7 innerhalb des Messmoduls 41 hängt von den Brechkräften der im Strahlengang enthaltenen Linsen 65, 61, 63 und 11 des Mikroskops 1, der Brechkraft der Augenlinse 5 und der Position der Linse 63 entlang des Strahlengangs ab. Für verschiedene Patientenaugen 3 mit verschiedenen Ametropien und Brechkräften der jeweiligen Augenlinse 5 kann jeweils eine Position der Linse 63 entlang des Strahlengangs derart gefunden werden, dass das Bild der Retina 7 tatsächlich in der Ebene 45 entsteht, in welcher das lichtempfindliche Substrat des Detektors 47 angeordnet ist. Hierzu kann eine Steuerung den Antrieb zur Verlagerung der Linsenbaugruppe 63 in Richtung 54 ansteuern und die Detektionssignale des Detektors 47 auslesen, um die Ametropie des jeweiligen Auges 3 zu bestimmen, wie dies vorangehend anhand der 2 erläutert wurde.
Die 4A bis 4C zeigen vergrößerte Darstellungen des Strahlengangs der 3 für verschiedene Ametropien des Auges 3, wobei die Linsenbaugruppe 63 entlang des Messstrahlengangs jeweils in eine solche Position verlagert ist, dass das Bild der Retina 7 in einer festen Ebene 45 innerhalb des Messmoduls 47 entsteht. Hierbei zeigt 4A den Strahlengang für ein rechtsichtiges Auge, die 4B den Strahlengang für ein mit 3 Dioptrien hyperopes Auge und die 4C den Strahlengang für ein mit 3 Dioptrien myopes Auge.
5A bis 5C zeigen ein weiteres Beispiel eines Augenchirurgie-Mikroskops 1, wobei entsprechend den 4A bis 4C lediglich Details des Messstrahlengangs für verschiedene Ametropien, nämlich ein rechtsichtiges Auge in 5A, ein mit 3 Dioptrien hyperopes Auge in 5B und ein mit 3 Dioptrien myopes Auge in 5C gezeigt sind. Das in den 5A bis 5C gezeigte Mikroskop weist einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau auf, wie das anhand der 3 und 4 erläuterte Mikroskop, wobei insbesondere eine Optik 31 des Messstrahlengangs 25 wiederum als Kepler-Teleskop mit zwei Linsenbaugruppen 61 und 63 ausgebildet ist und wobei die Linsenbaugruppe 63 durch einen Antrieb in Richtung 54 des Messstrahlengangs 25 verlagerbar ist.
Das in den 5A bis 5C dargestellte Mikroskop 1 unterscheidet sich von den vorangehend erläuterten Beispielen im Wesentlichen dadurch, dass die Messlichtquelle 27 und das Messmodul 41 unter Verwendung von Lichtleitern miteinander integriert sind. Eine Lichtquelle 61 erzeugt Messlicht und speist dieses in eine Glasfaser 71 ein. Ein Faserkoppler 73 koppelt Licht aus der Glasfaser 71 in eine Glasfaser 75 ein, so dass es an einem ersten Ende der Glasfaser 75, welches in einer Ebene 45 angeordnet ist, als Messlichtstrahl 29 austritt und über die Optik 31 und eine Objektivlinse 11 des Mikroskops 1 auf ein in den 5A bis 5C nicht dargestelltes Auge des Patienten gerichtet wird. Ein Strahl 39 von aus dem Auge austretendem Messlicht wird über die Objektivlinse 11 und die Optik 31 dem Messmodul 41 zugeführt, wobei, wie vorangehend beschrieben, die Linsenbaugruppe 63 in Richtung 54 des Messlichtstrahls so verlagert wird, dass in der Ebene 45 ein Bild der Retina entsteht. Dort tritt das Licht des Strahls 39 in das erste Ende der Glasfaser 75 ein, an deren zweitem Ende ein Lichtsensor 49 angeordnet ist, um die Intensität des in die Glasfaser 75 eingekoppelten Messlichts zu detektieren. In diesem Fall definiert der Querschnitt des ersten Endes der Glasfaser 75 den Detektionsquerschnitt des Detektors, und dieser ist kleiner als der Querschnitt der Strahltaille des Strahls 39 in der Ebene 45.
Wie vorangehend beschrieben, kann eine Steuerung einen Antrieb zur Verlagerung der Linsenbaugruppe 63 in mehrere Positionen verlagern und durch Auslesen des Lichtsensors 47 die zu den verschiedenen Positionen gehörige Beleuchtungsstärke des Strahls 39 in der Ebene 45 ermitteln, in welcher das erste Ende der Glasfaser 75 angeordnet ist, um aus diesen Messwerten einen Wert zu bestimmen, der der Ametropie des gerade vermessenen Auges entspricht.
Das in den 5A bis 5C dargestellte Augenchirurgie-Mikroskop 1 weist ferner eine optische Kohärenztomografievorrichtung 90 (OCT) auf, um mittels der optischen Kohärenztomografie Messungen an dem untersuchten Auge vorzunehmen. Beispielsweise kann die OCT-Vorrichtung 90 dazu dienen, Strukturen der Vorderkammer des Auges oder der Retina des Auges dreidimensional zu vermessen und darzustellen. Die OCT-Vorrichtung 90 umfasst ein Interferometer mit einer Interferometerbaugruppe 93, welche einen Referenzarm und einen Strahlteiler derart aufweist, dass ein Messarm des Interferometers Teile der Optik des Augenchirurgiemikroskops 1 durchsetzt und bis zu dem mit OCT zu untersuchenden Bereich des Auges reicht. Hierzu tritt aus der Interferometerbaugruppe 93 eine Glasfaser 91 aus, welche Teil des Messarms des Interferometers ist und OCT-Messlicht hin zu dem Auge führt und von dem Auge zurückkommendes Messlicht wiederum der Interferometerbaugruppe 93 zuführt. Das OCT-Messlicht in der Glasfaser 91 wird über den Faserkoppler 73 oder einen weiteren hierfür vorgesehenen Faserkoppler in den Lichtleiter 75 eingespeist, so dass das OCT-Messlicht durch die Linsenbaugruppe 65, die Optik 31 und die Objektivlinse 11 hin zu dem Auge gelangen kann, wie dies vorangehend für den Messlichtstrahl 29 beschrieben wurde. Von dem Auge zurückkommendes OCT-Messlicht durchsetzt wiederum die Objektivlinse 11, die Optik 31 und die Linsenbaugruppe 65, tritt in den Lichtleiter 75 ein und wird über den Faserkoppler 73 in die Glasfaser 91 eingekoppelt, um in die Interferometerbaugruppe 93 einzutreten und dort analysiert zu werden, um mit der OCT-Vorrichtung 90 OCT-Messdaten zu gewinnen.
Hierbei kann ein Spiegel 95, an welchem das OCT-Messlicht reflektiert wird, als Scanspiegel ausgebildet sein, d. h. als ein Spiegel, welcher in zwei linear unabhängige Raumrichtungen verschwenkbar ist, um den Ort, an welchem das OCT-Messlicht in den untersuchten Bereich des Auges fokussiert wird, in Lateralrichtung des OCT-Messlichtstrahls zu verlagern und auf diese Weise OCT-Messdaten aus einem räumlich ausgedehnten Bereich zu gewinnen. Hierbei ist es auch möglich, dass anstatt eines Spiegels 95 zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Spiegel vorgesehen sind, welche nicht in zwei Raumrichtungen verschwenkbar sind sondern jeweils nur in eine Raumrichtung, wobei dann ein Spiegel die Verlagerung des Strahls in die eine Raumrichtung bewirkt und der andere Spiegel die Verlagerung des Strahls in die hierzu linear unabhängige andere Raumrichtung bewirkt. Der Scanspiegel 95 der OCT-Vorrichtung 90 kann auch dazu eingesetzt werden, den mit dem Messlichtstrahl 29 erzeugten Fleck auf der Retina des untersuchten Auges an einer gewünschten Stelle der Retina, beispielsweise der Fovea, zu positionieren.
Die 6A bis 6C zeigen ein weiteres Beispiel eines Augenchirurgie-Mikroskops 1, wobei wiederum lediglich Details eines Messstrahlengangs 25 für verschiedene Ametropien, nämlich ein rechtsichtiges Auge in 6A, ein mit 3 Dioptrien hyperopes Auge in 6B und ein mit 3 Dioptrien myopes Auge in 6C gezeigt sind. Das in den 6A bis 6C gezeigte Mikroskop weist einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau auf, wie die anhand der 3 bis 5 erläuterten Mikroskope. Im Unterschied zu diesen Mikroskopen weist das in den 6A bis 6C gezeigte Mikroskop eine veränderbare Optik, welche sowohl von einem hin zu einem Auge 3 gerichteten Messlichtstrahl 29 als auch von einem Strahl 39 von an einer Retina 7 des Auges 3 reflektiertem Messlicht durchsetzt wird, nicht auf. Gleichwohl umfasst dieses Mikroskop 1 ein Messmodul 41, welches dazu konfiguriert ist, eine Lage eines Bildes der Retina entlang der Richtung des Strahls 39 zu detektieren. Hierzu kann das Messmodul 41 eine Optik aufweisen, um das Bild der Retina letztendlich zu erzeugen, wobei eine Brechkraft der Optik oder Positionen von Komponenten der Optik veränderbar sind, um das Bild der Retina an einer festen Position innerhalb des Messmoduls 41 zu erzeugen, an welcher dann auch ein lichtempfindliches Substrat eines Detektors angeordnet sein kann, oder um eine Position eines lichtempfindlichen Substrats entlang der Richtung des Strahls 39 zu variieren, um die Lage des Bildes zu detektieren, wie dies vorangehend bereits mehrfach erläutert wurde.
Eine Messlichtquelle 27 umfasst eine Lichtquelle 61, welche Messlicht erzeugt und in eine Glasfaser 71 einspeist, so dass es an einem Ende der Glasfaser 71 hin zu einer Kollimationsoptik 62 austritt, welche den Messlichtstrahl 29 formt. Das Ende der Glasfaser 71 ist in einer Ebene 66 angeordnet und an einen Antrieb 53 gekoppelt, welcher betätigbar ist, um das Ende der Glasfaser 71 in eine durch einen Pfeil 54 in 6A repräsentierte Richtung zu verlagern, so dass der Abstand des Endes der Glasfaser 71 von der Kollimationsoptik 62 änderbar ist. Über diesen Abstand ist auch die Divergenz bzw. Konvergenz des von der Kollimationsoptik 62 geformten Messlichtstrahls 29 änderbar und an die Ametropie des untersuchten Auges 3 anpassbar, um mit dem Messlichtstrahl 29 einen möglichst kleinen Fleck 37 auf der Retina 7 des Auges 3 zu beleuchten.
Damit kann bei einer gegebenen Lage des Endes 66 der Glasfaser 71 relativ zu der Kollimationsoptik 62 mit dem Messmodul 41 die Ametropie des Auges 3 in erster Näherung bestimmt werden, daraufhin die Position des Endes der Glasfaser 71 relativ zu der Kollimationsoptik 62 in Abhängigkeit von der bestimmten Ametropie geändert werden, um daraufhin einen genaueren Wert der Ametropie des Auges mit dem Messmodul 41 zu bestimmen. Dieser Vorgang kann, wenn nötig, iterativ wiederholt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die Position des Endes der Glasfaser 71 relativ zu der Kollimationsoptik 62 fest einzustellen und beizubehalten, wenn der Durchmesser des von der Kollimationsoptik 62 geformten Messlichtstrahls 29 so klein ist, dass bei den in Frage kommenden Ametropien des Auges die mit dem Messlichtstrahl 29 beleuchteten Flecken 37 auf der Retina 7 der Augen ausreichend klein sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Augenchirurgie-Mikroskops 1 wird nachfolgend anhand der 7A bis 7C und 8A bis 8C erläutert, wobei die 7A bis 7C einen Meridionalschnitt eines Messstrahlengangs und die 8A bis 8C einen entsprechenden Sagittalschnitt des Messstrahlengangs zeigen, und wobei der Messstrahlengang für verschiedene Ametropien des Auges dargestellt ist, nämlich für ein mit 2,5 Dioptrien myopes Auge in den 7A und 8A, für ein rechtsichtiges Auge in den 7B und 8B und für ein mit 2,5 Dioptrien hyperopes Auge in den 7C und 8C.
Das in den 7A bis 7C und 8A bis 8C gezeigte Mikroskop 1 weist einen Aufbau auf, der dem Aufbau der vorangehend erläuterten Mikroskope ähnlich ist. In den 7A bis 8C ist im Wesentlichen der Strahlengang eines Strahls 39 von an der Retina eines Auges reflektiertem Messlicht dargestellt. Der Messlichtstrahl selbst kann über eine in den 7A bis 8C nicht dargestellte Messlichtquelle erzeugt werden, wie dies im Zusammenhang mit den anhand der 1 bis 6 beschriebenen Mikroskopen erläutert wurde. Das Bezugszeichen 5 in den 7A bis 8C bezeichnet die Lage einer Pupille des untersuchten Auges. Der Strahl 39 des aus dem Auge austretenden Messlichts durchsetzt eine Objektivlinse 11 des Mikroskops, kann an einem an der mit dem Bezugszeichen 35 versehenen Stellen angeordneten Spiegel reflektiert werden und kann einen an der mit dem Bezugszeichen 33 versehenen Stelle angeordneten Strahlteiler durchsetzen, bevor der Strahl 39 in ein Messmodul 41 eintritt. Das Messmodul 41 umfasst eine anamorphotische Optik 65, welche in dem dargestellten Beispiel eine Zylinderlinse ist, um einen Linienfokus zu erzeugen. Entlang dieses Linienfokus ist ein lichtempfindliches Substrat 49 eines Detektors angeordnet, und zwar derart, dass ein Abstand des Substrats 49 von der astigmatischen Optik 65 entlang der Linie des Linienfokus zunimmt.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer auf dem Substrat 49 des Detektors auftreffenden Beleuchtungsstärke des Strahls 39. Hierbei sind durch Linien 81 drei Bereiche 82, 83 und 84 voneinander getrennt. In den Bereichen 82 und 84 trifft kein Messlicht auf das Substrat 49, während in dem Bereich 83 Messlicht auf das Substrat 49 trifft. Der Bereich 83 hat, gesehen in Längsrichtung des Substrats 49, eine veränderliche Breite und ist dort am schmalsten, wo eine Ebene 45, welche senkrecht zur optischen Achse orientiert ist und den Linienfokus enthält, die Fläche des Substrats 49 schneidet. Dort ist auch die Beleuchtungsstärke des auftreffenden Messlichts am größten.
Das Substrat 49 kann als ein zweidimensionales Feld von Pixeln ausgebildet sein, deren Durchmesser gleich oder kleiner ist als ein kleinster Durchmesser D des mit Messlicht beleuchteten Bereichs 83 auf der Oberfläche des Substrats 49. Das Substrat 49 kann ferner als ein eindimensionales Feld von mehreren lichtempfindlichen Pixeln ausgebildet sein, welche in einer Linie entlang der Erstreckungsrichtung des Substrats 49 angeordnet sind. Da die Beleuchtungsstärke bei dem Pixel bzw. Bildelement am größten ist, wo die Ebene 45, in welcher das Bild der Retina entsteht, angeordnet ist, kann durch Auswerten der von den Pixeln detektierten Lichtintensitäten auf die Lage der Ebene 45 relativ zu dem Substrat 49 und damit auf die Ametropie des Auges geschlossen werden.
Die 10A bis 10G zeigen ein weiteres Beispiel eines Augenchirurgie-Mikroskops 1, wobei wiederum lediglich Details eines Messstrahlengangs 25 für verschiedene Ametropien gezeigt sind.
Die 11A bis 11G sind vergrößerte Darstellungen von Teilen der 10A bis 10G. Die 10A und 11A zeigen den Strahlengang für ein mit 7,5 Dioptrien myopes Auge, die 10B und 11B für ein mit 5 Dioptrien myopes Auge, die 10C und 11C für ein mit 2,5 Dioptrien myopes Auge, die 10D und 11D für ein normalsichtiges Auge, die 10E und 11E für ein mit 2,5 Dioptrien hyperopes Auge, die 10F und 11F für ein mit 5 Dioptrien hyperopes Auge und die 10G und 11G für ein mit 7,5 Dioptrien hyperopes Auge.
Details des Beobachtungsstrahlengangs des Mikroskops 1 und Details zur Erzeugung des Messlichtstrahls sind in den 10A bis 11G nicht dargestellt. Diese Figuren sollen lediglich den Verlauf eines Strahls 39 von aus dem Auge austretendem Messlicht hin zu einem Detektor zeigen. Das Bezugszeichen 5 in den 10A bis 10G bezeichnet die Lage einer Pupille des zu untersuchenden Auges. Der Strahl 39 des aus dem Auge austretenden Messlichts durchsetzt eine Objektivlinse 11 des Mikroskops 1, kann an einem an der mit dem Bezugszeichen 35 versehenen Stelle angeordnetem Spiegel reflektiert werden und kann einen an der mit dem Bezugszeichen 33 versehenen Stelle angeordneten Strahlteiler durchsetzen, bevor er eine Optik 31 durchsetzt und in ein Messmodul 41 eintritt.
Die Optik 31 ist so ausgelegt, dass für einen großen Bereich an Ametropien, nämlich von 7,5 Dioptrien hyperop bis 7,5 Dioptrien myop ein Bild der Retina des untersuchten Auges in einer Ebene 45 innerhalb des Messmoduls 41 entsteht. Hierzu umfasst die Optik 31 eine Linse 82 mit einer Brennweite von +46 mm, eine Linse 83 mit einer Brennweite von –17 mm und eine Linse 84 mit einer Brennweite von +34 mm, und das Messmodul 41 umfasst eine Linsenbaugruppe 65 mit einer Brennweite von +15 mm, um das Bild der Retina in der Ebene 45 zu erzeugen. Die Lage dieser Ebene 45 entlang des Strahlengangs des Strahls 39 hängt von der Ametropie des Auges ab und kann gemäß einer der vorangehend beschriebenen Techniken bestimmt werden. So kann unter anderem die Position eines lichtempfindlichen Substrats entlang des Strahlengangs verändert werden, es kann die Position einer weiteren optischen Komponente entlang des Strahlengangs verändert werden, oder es kann die Brechkraft einer optischen Komponente verändert werden.
Die anhand der 10A bis 11G erläuterte Optik 31 hat die Besonderheit, dass sie zusammen mit der Objektivlinse 11 ein afokales System bildet, dessen Brennpunkte im Unendlichen liegen. Somit ist bei emmetropem Auge der Strahlengang zwischen der Optik 31 und dem Messmodul 41 ein paralleler Strahlengang, und die Pupille 5 des Auges des Patienten wird auf die Linsenbaugruppe 65 des Messmoduls 41 abgebildet. Damit ergibt sich der Vorteil, dass bei einem vorgegebenen Messbereich der Ametropie ein räumlicher Bereich mit endlicher Ausdehnung existiert, in welchem keine zu der Retina des untersuchten Auges konjugierte Ebene liegt. Deshalb kann man immer eine Position für eine Linse positiver Brechkraft geeigneter Brennweite finden, so dass für alle Ametropien aus dem Messbereich eine Lage der Bildebene der Retina innerhalb des räumlichen Bereichs endlicher Ausdehnung existiert, in welchem das lichtempfindliche Substrat eines Detektors angeordnet werden kann oder welche wiederum mittels einer änderbaren Optik auf einen räumlich fest angeordneten Detektor abgebildet werden kann.
Die 12A bis 12G und 13A bis 13G zeigen in Entsprechung zu den vorangehend beschriebenen 10A bis 10G und 11A bis 11G ein weiteres Beispiel eines Augenchirurgie-Mikroskops, wobei wiederum nur der Strahlengang eines Strahls 39 von aus einem Auge austretendem Messlicht hin zu einem Messmodul 41 dargestellt ist. Wie bei dem anhand der 10A bis 11G beschriebenen Beispiel ist auch in dem in den 12A bis 13G gezeigten Beispiel eine Optik 31 so ausgelegt, dass sie für einen großen Bereich an vorkommenden Ametropien, nämlich von 7,5 Dioptrien hyperop bis 7,5 Dioptrien myop die Retina in eine Ebene 45 abbildet, welche innerhalb einer handhabbaren endlichen Strecke innerhalb des Messmoduls 41 liegt. Hierzu umfasst die Optik 31 lediglich eine Linsenbaugruppe 82, und das Messmodul 41 umfasst eine Linsenbaugruppe mit einer Brennweite von +10 mm.
Die Lage der Bildebene 45 innerhalb des Messmoduls hängt von der Ametropie des untersuchten Auges ab, so dass durch Auffinden der Lage der Bildebene gemäß einer der vorangehend beschriebenen Methoden auf die Ametropie des Auges geschlossen werden kann.
Die Linsenbaugruppe 82 hat eine Brennweite von ungefähr +50 mm und ist als Kittglied aus zwei einzelnen Linsen aufgebaut. Die optischen Daten der Linsenbaugruppe 82 sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.

Fläche Radius [mm] Dicke [mm] Glasart Hersteller

Nr. 1 31.059 3.5 N-BK7 Schott

Nr. 2 –21.909 1.5 N-SF5 Schott

Nr. 3 –62.869
14 zeigt ein weiteres Beispiel eines Messmoduls 41, welches in einem Augenchirurgie-Mikroskop einsetzbar ist und welches auch anstelle der Messmodule in den anhand der 1 bis 13 erläuterten Mikroskope eingesetzt werden kann.
Das in 14 gezeigte Messmodul 41 dient dazu, die Lage eines von einer Optik des Mikroskops erzeugten Bildes der Retina eines Auges entlang eines Messstrahlengangs zu ermitteln. Das Messlicht kann von einer Messlichtquelle 27 erzeugt werden, welche eine Lichtquelle 61 aufweist, die einen Messlichtstrahl 29 erzeugt, der von einer Optik 62 kollimiert wird und über einen teildurchlässigen Spiegel 33 hin zu einem Auge eines Patienten, welches in 14 nicht dargestellt ist, gerichtet wird. An der Retina des Auges reflektiertes Messlicht durchsetzt als Strahl 39 den teildurchlässigen Spiegel 33 und wird durch einen Strahlteiler 48 in zwei Teilstrahlen 39 ₁ und 39 ₂ aufgeteilt. Ein jeder der Teilstrahlen 39 ₁ und 39 ₂ erzeugt in einer Ebene 45 ein Bild der Retina. Wie vorangehend beschrieben, kann aus der Lage des Bildes entlang des Messstrahlengangs auf die Amitropie des Auges geschlossen werden. In dem hier beschriebenen Beispiel werden über den Strahlteiler 48 zwei Bilder 45 der Retina erzeugt. Ein erster Detektor 47 ₁ ist in dem Teilstrahl 39 ₁ so positioniert, dass das Bild 45 der Retina im Strahlengang vor dem lichtempfindlichen Substrat des Detektors 47 ₁ angeordnet ist. Ein zweiter Detektor 47 ₂ ist im Strahlengang des Teilstrahls 39 ₂ so angeordnet, dass dessen lichtempfindliches Substrat im Strahlengang vor der Ebene 45 angeordnet ist, in der das Bild der Retina entsteht. Das lichtempfindliche Substrat des Detektors 47 ₁ ist damit mit einem größeren Abstand von dem Strahlteiler 48 angeordnet als das lichtempfindliche Substrat des Detektors 47 ₂. Die beiden Detektoren 47 ₁ und 47 ₂ sind jeweils dazu konfiguriert, die Beleuchtungsstärke in dem Strahl 39 ₁ bzw. 39 ₂ zu messen. Hierzu können die Detektoren 47 ₁, 47 ₂ zum Beispiel ein Substrat aufweisen, dessen laterale Ausdehnung kleiner ist als der Durchmesser des Strahls 39 ₁, 39 ₂, oder vor den lichtempfindlichen Substraten der Detektoren 47 ₁, 47 ₂ kann jeweils eine Blende angeordnet sein, deren Öffnung einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Durchmesser des auf die Blende treffenden Strahls 39 ₁, 39 ₂.
Die Detektoren 47 ₁ und 47 ₂ können jeweils durch einen in 14 nicht gezeigten Antrieb in Richtung des Strahls 39 ₁ bzw. 39 ₂ verlagerbar sein. Durch Betätigen des Antriebs ist es somit möglich, bei vorab nicht bekannter Lage der Ebenen 45, in welchen das Bild der Retina entsteht, in den Strahlen 39 ₁ und 39 ₂ die Detektoren 47 ₁ und 47 ₂ so zu positionieren, dass einer der Detektoren im Strahlengang hinter der Ebene 45 angeordnet ist und der andere Detektor im Strahlengang vor der Ebene 45 angeordnet ist. Diese Situation kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass beide Detektoren die gleiche Beleuchtungsstärke detektieren. Dann nämlich liegt die Ebene 45 im Strahlengang genau zwischen den Positionen der beiden lichtempfindlichen Substrate der Detektoren 47 ₁ und 47 ₂.
Ferner ist es möglich, die Detektoren 47 ₁, 47 ₂ und den Strahlteiler 48 als Baugruppe gemeinsam durch einen in 14 nicht gezeigten Antrieb in Richtung des Strahls 39 zu verlagern, um die Ebene 45, in welcher das Bild der Retina entsteht, relativ zu den Detektoren 47 ₁, 47 ₂ so zu positionieren, wie dies in 14 gezeigt ist, d. h. im Strahlengang des Strahls 391 vor dem Detektor 47 ₁ und im Strahlengang des Strahls 392 hinter dem Detektor 47 ₂. Aus der Stelle des Antriebs, in welcher diese Situation erreicht wird, kann wiederum, wie vorangehend beschrieben, auf die Ametropie des Auges geschlossen werden.
Die in der Optik der vorangehend erläuterten Mikroskope enthaltenen Strahlteiler können polarisierend ausgebildet sein, um in Kombination mit Polarisatoren und λ/4-Platten Verluste durch Reflexionen zu vermindern. Ferner können zur Unterdrückung von unerwünschtem Streulicht Bandpassfilter eingesetzt werden, so dass lediglich Wellenlängen aus einem beschränkten Wellenlängenbereich für die Messung zur Bestimmung der Lage des Bildes der Retina eingesetzt werden.
Das Messlicht kann ferner zeitlich gepulst werden, so dass der Fleck auf der Retina des Auges zur Vermeidung einer unnötigen Strahlenbelastung der Retina nicht dauerhaft mit konstanter Intensität beleuchtet wird. Ferner kann gepulstes Messlicht auch dazu dienen, um bei Anwesenheit von Umgebungslicht, wie beispielsweise der Deckenbeleuchtung in einem Operationsraum, durch Analyse der Zeitstruktur des detektierten Meßlichts ein gutes Messergebnis zu erzielen.
Anhand der 7 bis 9 wurde vorangehend ein System beschrieben, welches eine anamorphotische Optik mit einer Zylinderlinse aufweist. Dieses System kann beispielsweise auch dahingehend erweitert werden, dass es zwei anamorphotische Optiken mit beispielsweise zwei Zylinderlinsen aufweist, deren Linienfokus in zueinander senkrechten Richtungen orientiert ist. Dann ist es möglich, auch einen Astigmatismus des untersuchten Auges als Parameter der gemessenen Ametropie zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2103249 A1 [0002]

Claims

Mikroskop zur Verwendung in der Augenchirurgie, wobei das Mikroskop einen Abbildungsstrahlengang zur Abbildung eines Teils eines Auges eines Patienten und einen Messstrahlengang zur Messung einer Ametropie des Auges des Patienten bereitstellt, und wobei das Mikroskop umfasst: eine von dem Abbildungsstrahlengang durchsetzte Objektivlinse mit einer Objektebene, in der das Auge des Patienten anordenbar ist; wenigstens ein in dem Abbildungsstrahlengang hinter der Objektivlinse angeordnetes Okular oder/und eine in dem Abbildungsstrahlengang hinter der Objektivlinse angeordnete Kamera, um ein Bild der Objektebene zu erzeugen bzw. zu detektieren; eine Messlichtquelle zur Erzeugung eines Messlichtstrahls; ein in dem Messstrahlengang angeordnetes Messmodul mit wenigstens einem Messlicht detektierenden Lichtdetektor; eine von dem Messstrahlengang durchsetzte Optik, um den Messlichtstrahl auf die Retina des Auges des Patienten zu richten und um an der Retina reflektiertes Messlicht dem Messmodul zuzuführen; und eine Steuerung; wobei das Messmodul und die Steuerung dazu konfiguriert sind, eine Lage eines von der Optik erzeugten Bildes der Retina entlang des Messstrahlenganges zu ermitteln und einen Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Mikroskop nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Antrieb, um eine Position wenigstens einer in dem Messstrahlengang angeordneten Komponente in Richtung des Messstrahlengangs zu verlagern; wobei der wenigstens eine Lichtdetektor ein Detektionssignal bereitstellt, welches eine Beleuchtungsstärke des auf den Lichtdetektor treffenden Messlichts repräsentiert; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Antrieb in Abhängigkeit von dem Detektionssignal so lange anzusteuern, bis die Beleuchtungsstärke des auf den wenigstens einen Lichtdetektor treffenden Messlichts ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt und dann in Abhängigkeit von der erreichten Position der wenigstens einen Komponente den Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Mikroskop nach Anspruch 2, wobei das vorbestimmte Kriterium dann erfüllt ist, wenn die Beleuchtungsstärke des auf den wenigstens einen Lichtdetektor treffenden Messlichts maximal ist.
Mikroskop nach Anspruch 2, wobei das Messmodul zwei Lichtdetektoren aufweist, welche entlang des Messstrahlengangs mit unterschiedlichen Abständen von der Objektebene angeordnet sind, und wobei das vorbestimmte Kriterium dann erfüllt ist, wenn die Beleuchtungsstärken des auf die zwei Lichtdetektoren treffenden Messlichts ein vorbestimmtes Verhältnis aufweisen und insbesondere gleich sind.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die in dem Messstrahlengang angeordnete Komponente, deren Position von dem Antrieb verlagert wird, eine Linse der von dem Messstrahlengang durchsetzten Optik umfasst.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die in dem Messstrahlengang angeordnete Komponente, deren Position von dem Antrieb verlagert wird, den wenigstens einen Lichtdetektor umfasst.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Messmodul eine Vielzahl von das Messlicht detektierenden Lichtdetektoren aufweist, welche entlang des Messstrahlengangs mit unterschiedlichen Abständen von der Objektebene angeordnet sind und welche jeweils ein Detektionssignal bereitstellen, das eine Beleuchtungsstärke des auf den jeweiligen Lichtdetektor treffenden Messlichts repräsentiert; und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den Detektionssignalen den Messwert auszugeben, der die Ametropie des Auges des Patienten repräsentiert.
Mikroskop nach Anspruch 7, wobei das Messmodul eine astigmatische Linse umfasst, welche in dem Messstrahlengang vor der Vielzahl von Lichtdetektoren angeordnet ist.
Mikroskop nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Lichtdetektoren in einer Reihe angeordnet sind.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Messlichtstrahl in der Objektebene einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als 3,5 mm und/oder wobei der Messlichtstrahl in der Objektebene einen Durchmesser aufweist, der größer ist als 0,5 mm.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Messstrahlengang die Objektivlinse durchsetzt.
Mikroskop nach Anspruch 11, ferner umfassend einen in dem Messstrahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Messmodul angeordneten Spiegel.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend einen Strahlteiler, welcher zwischen der Messlichtquelle und der Objektebene und in dem Messstrahlengang zwischen der Objektebene und dem Messmodul angeordnet ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Lichtdetektor einen Detektionsquerschnitt aufweist, der kleiner ist als ein Durchmesser eines auf den Detektionsquerschnitt treffenden Strahls von an der Retina reflektiertem und dem Messmodul zugeführtem Messlicht.
Mikroskop nach Anspruch 14, wobei der Detektionsquerschnitt durch eine in dem Messstrahlengang vor dem wenigstens einen Lichtdetektor angeordnete Blende definiert ist.
Mikroskop nach Anspruch 15, wobei der Detektionsquerschnitt durch ein erstes Ende einer Glasfaser definiert ist, welches in dem Strahl von an der Retina reflektiertem und dem Messmodul zugeführtem Messlicht angeordnet ist, wobei durch das erste Ende in die Glasfaser eintretendes Messlicht durch die Glasfaser zu dem Lichtdetektor geführt wird.
Mikroskop nach Anspruch 16, wobei die Messlichtquelle die Glasfaser umfasst und der Messlichtstrahl aus dem ersten Ende der Glasfaser austritt.
Mikroskop nach Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend ein OCT-System, wobei OCT-Messlicht aus dem ersten Ende der Glasfaser austritt.